طراحی برج خنک کننده

Back to مقالات

طراحی برج خنک کننده

طراحی برج خنک کننده – قسمت اول

شرکت دلتاتی بزرگترین تولید کننده برج خنک کننده و قطعات آن در ایران و خاور میانه و یکی از شرکتهای مطرح در دنیا در زمینه طراحی برج خنک کننده می باشد. این راهنمای طراحی برج خنک کننده برای مهندسان در درک اصول اساسی ، انتخاب و طراحی برج خنک کننده کمک می کند.

برجهای خنک کننده معمولاً برای از بین بردن گرما از آبهای خنک کننده صنعتی مورد استفاده در واحدهای صنعتی مبدل حرارتی استفاده می شوند. آنها نمایانگر وسیله ای نسبتاً ارزان و قابل اعتماد برای از بین بردن گرمای کم درجه از آب خنک کننده هستند.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

برج خنک کننده را می توان بر اساس طرح هوا و الگوی حرکت جریان به انواع مختلفی طبقه بندی کرد. هر نوع برج خنک کننده دارای مزایا و معایب خاص خود است. بنابراین انتخاب مناسب بر اساس عملکرد سیستم مورد نیاز است. در کنار انتخاب نوع ، انتخاب مواد برج خنک کننده نیز مهم است. برجهای خنک کننده تمایل به خوردگی دارند زیرا همواره با آب تماس مستقیم دارند.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

انتخاب مناسب مواد یا تصفیه آب اضافی برای نگه داشتن برج خنک کننده در شرایط کار مناسب مورد نیاز است. قبل از اینکه مهندس شروع به اندازه گیری برج خنک کننده کند ، باید برخی از تئوری ها درک شوند. فرایند برج خنک کننده معمولاً با فشار بخار آب و رطوبت مرتبط است.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

این تئوری ها به طور خلاصه در این راهنما توضیح داده شده است تا درک اساسی از محاسبه آن ارائه شود. اندازه گیری برج خنک کننده به سادگی با روش های گرافیکی قابل انجام است. برخی محاسبات اضافی مانند آب آرایش ، محاسبات اسب بخار و پمپ اسب بخار نیز در این راهنما توضیح داده شده است.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

برج خنک کننده دستگاه حذف گرما هستند که برای انتقال گرمای داخلی به هوا استفاده می شوند. برج خنک کننده از روش تبخیر استفاده می کنند که بدین وسیله مقداری از آب در یک جریان هوای متحرک تبخیر شده و متعاقباً به هوا تخلیه می شود. در نتیجه ، باقیمانده آب به میزان قابل توجهی خنک می شود.


شکل 1. نمودار شماتیک یک سیستم آب خنک کننده

چندین عامل مهم وهواد دارد که عملکرد برج خنک کننده را کنترل می کند:
درجه حرارت محفظه خشک و محفظه مرطوب هوا
دمای آب گرم
کارایی تماس بین هوا و آب از نظر ضریب انتقال جرم حجمی و زمان تماس بین هوا و آب
یکنواختی توزیع فازها در داخل برج
افت فشار هوا

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

دمای مطلوب آب خنک شده ممکن است هوا توسط یک شیب چگالی (طرح طبیعی) وارد برج شود ، ممکن است در پایه قرار گیرد (طرح اجباری) در پایه قرار گیرد یا به کمک برج بخورد وارد برج شود (طرح القایی). چندین نوع برج خنک کننده بر اساس فاکتورهای فوق و استراتژی های عملیاتی طراحی شده است.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

برج خنک کننده ممکن است در چند نوع مختلف طبقه بندی شود ، اما با توجه به ملاحظات زیر دسته بندی می شوند:
1. آیا ارتباط مستقیمی یا غیرمستقیم وهوا دارد
2. مکانیزم مورد استفاده برای تأمین جریان مورد نیاز
3. مسیرهای جریان نسبی هوا و آب
4. مواد اولیه ساخت و ساز
5. نوع رسانه انتقال حرارت استفاده می شود
6. شکل فیزیکی برج

شکل 2. طبقه بندی برجهای خنک کننده

طبقه بندی برج خنک کننده بر اساس ساخت

برج خنک کننده مدار باز و مدار بسته

این نوع برج های خنک کننده از قبل ساخته شده و به دلیل اینکه ماشین های فشرده و هوا هستند می توان به راحتی در کامیون ها حمل کرد. ظرفیت برجهای نوع پکینگ محدود است.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

به همین دلیل معمولاً توسط تسهیلاتی با نیاز به گرمازدایی کم مانند کارخانه های فرآوری مواد غذایی ، کارخانه های نساجی ، ساختمانهایی مانند بیمارستان ها ، هتل ها ، مراکز خرید ، کارخانه های فرآوری مواد شیمیایی ، کارخانه های خودروسازی و غیره ترجیح داده می شوند.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

برای استفاده فشرده در مناطق داخلی ، کنترل سطح صدا یک مسئله نسبتاً مهمتر برای برج خنک کننده مدار بسته است. برجهای خنک کننده نوع برجسته میدان معمولاً برای نیروگاهها ، کارخانه های فرآوری فولاد ، پالایشگاه های نفتی و نیروگاه های پتروشیمی ارجح است. این برجها نسبت به برجهای خنک کننده نوع بسته از نظر اندازه بزرگتر هستند.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

طبقه بندی بر اساس روش انتقال حرارت

برج خنک کننده مرطوب

این نوع برج خنک کننده بر اساس اصل تبخیر عمل می کند. مایع کار و مایع تبخیر شده (معمولاً آب) یکسان هستند. در یک برج خنک کننده مرطوب ، اگر هوا نسبتاً خشک باشد ، می توان در دمای پایین تر از دمای محفظه های هوای محیط سرد کرد.

برج خنک کننده خشک

این برج با انتقال حرارت از طریق سطحی که مایع کار را از هوای محیط جدا می کند ، مانند لوله ای به مبدل حرارتی هوا ، با استفاده از انتقال حرارت همرفتی کار می کند. برج خنک کننده خشک از تبخیر استفاده نمی کند.

برج خنک کننده با مایع سیال

این برج مایع کار را از طریق یک لوله عبور می دهد ، که بر روی آن آب اسپری می شود و طرح ناشی از فن استفاده می شود. عملکرد انتقال حرارت حاصل از برج خنک کننده مرطوب بسیار نزدیکتر است ، با این مزیت که یک کولر خشک برای محافظت از مایعات در معرض آلودگی و محیط زیست در اختیار دارد.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

طبقه بندی بر اساس طرح هوا

برج هوای یک محفظه متشکل از یک اتاقک مستطیل بزرگ است که دارای دو دیوار روبرو است. این برج با یک برج پر کننده مناسب پکینگ شده است. هوای از طریق پکیج هایی که با سرعت خاص خود حرکت می کنند وارد برج می شود. یک برج هوای ارزان اما ناکارآمد است. عملکرد آن تا حد زیادی به جهت و سرعت باد بستگی دارد.

شکل 3. برج خنک کننده هوا

برج خنک کننده طرح طبیعی یا هایپربولیک 

طرح طبیعی یا برج خنک کننده هایپربولیک باعث می شود از اختلاف دمای هوای محیط و هوای گرم داخل برج استفاده شود. با حرکت هوای گرم به سمت برج (به دلیل هوای گرم بالا می رود) ، هوای خنک تازه از طریق ورودی هوا در پایین برج به داخل برج کشیده می شود. به برج طرح طبیعی به این دلیل گفته می شود که جریان طبیعی هوا از طریق برج رخ می دهد. دو عامل مسئول ایجاد طرح طبیعی هستند.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

افزایش دما و رطوبت هوا در ستون باعث کاهش چگالی آن می شود. با توجه به چیدمان برج ، هیچ فنی لازم نیست و تقریباً هیچ گردش هوای گرم و هوا ندارد که بتواند بر عملکرد تأثیر بگذارد. اما در برخی موارد ، چند فن در قسمت پایین نصب شده است تا سرعت جریان هوا را افزایش دهد.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

این نوع برج را برج طرح طبیعی “با کمک فن” می نامند. شکل هیپربولیک به دلایل زیر ساخته شده است:
– پکینگ های بیشتری را می توان در قسمت بزرگتر در انتهای پوسته نصب کرد
– هوای ورودی به دلیل شکل دیواره به آرامی به سمت مرکز هدایت می شود و یک طرح قوی به سمت بالا ایجاد می کند

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

– استحکام ساختاری و پایداری بیشتر پوسته توسط این شکل فراهم می شود افت فشار در داخل برج کم است و سرعت هوا در بالای پکینگ ممکن است از 1 تا 5/1 متر در ثانیه متغیر باشد. برج بتونی روی مجموعه ای از ستون های بتونی تقویت شده پشتیبانی می شود. بتن برای پوسته برج با ارتفاع تا 200 متر استفاده می شود.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

این برج های خنک کننده بیشتر برای کارهای گرمای زیاد است زیرا سازه های بتونی بزرگ گران هستند. آنها معمولاً برای سرعت جریان آب بالاتر از 45000 متر مکعب در ساعت استفاده می شوند.

شکل 4 (الف) برج خنک کننده طرح طبیعی جریان متقابل و ضد جریان

برج خنک کننده طرح مکانیکی

به دلیل وجود مشکلات بسیار زیاد ، دشواری های ساخت و ساز و هزینه آن ، برج های طرح طبیعی در بسیاری از تاسیسات توسط برج های طرح مکانیکی جایگزین شده اند. برج های طرح مکانیکی دارای فن های بزرگی برای مجبور یا کشیدن هوا از طریق آب گردش شده هستند.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

آب بر روی سطوح پر از پایین به پایین می افتد ، که به افزایش زمان تماس بین آب و هوا کمک می کند. سرد شدن برج های طرح مکانیکی به پارامترهای مختلفی بستگی دارد. مانند قطر فن و سرعت کار ، مقاومت در برابر سیستم و غیره و هوا دارد دو کلاس مختلف برج خنک کننده طرح مکانیکی و هوا دارد:

الف. برج خنک کننده با فن دمشی اجباری

این یک یا چند طرفدار دارد که در پایین برج قرار دارد تا هوا را به داخل برج فشار دهد. در حین کار ، فن هوا را با سرعت کم به صورت افقی از طریق پکینگ و سپس عمودی در برابر جریان رو به پایین آب که در هر طرف فن اتفاق می افتد ، مجبور می کند. حذف کننده های رانش واقع در بالای برج ، آب فرو رفته در هوا را از بین می برند.

برج خنک کننده کولینگ تاور Cooling Tower دلتاتی Deltat تحویل فوری فایبرگلاس مکعبی جریان مخالف و متقاطع پکینگ فیلم اسپلش ابارا رولی

لرزش و سر و صدا از آنجا که تجهیزات چرخش بر روی یک پایه محکم ساخته شده اند حداقل هستند. فن ها عمدتا هوای خشک را کنترل می کنند و تا حد زیادی مشکلات فرسایش و تراکم آب را کاهش می دهند.

شکل 5. برج خنک کننده با فن دمشی اجباری

ب. برج خنک کننده با فن مکشی القایی

برجهای پیش ساخته قاعده برجهای مکانیکی با فن در تخلیه هستند که هوا را از طریق برج بیرون می کشند. فن باعث تخلیه هوای مرطوب و گرم می شود. این باعث می شود سرعت هوای کم و زیاد از هوا خارج شود ، احتمال بازگشت گردش هوا را که در آن تخلیه می شود دوباره به داخل ورودی هوا کاهش می دهد.

 

Rating: 5.0/5. From 1 vote.
Please wait...

Share this post

Back to مقالات